Introduction to Logic Design with CD pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Alan B Marcovitz

出品人:

页数:640

译者:

出版时间:2001-07-25

价格:USD 113.75

装帧:Hardcover

isbn号码:9780072504996

丛书系列:

图书标签:

• 逻辑设计
• 数字逻辑
• 计算机组成原理
• 电路分析
• 布尔代数
• 组合逻辑
• 时序逻辑
• Verilog
• VHDL
• CD-ROM

好的，这是一份关于一本假设的、不包含《Introduction to Logic Design with CD》内容的图书的详细简介。 --- 书名：数字系统设计基础：从布尔代数到可编程逻辑 作者： [此处留空，或想象一位资深电气工程师/计算机科学家] 版次： 第二版（修订版） 页数： 约 780 页（不含索引和附录） 开本： 大 16 开 定价： [此处留空] ISBN： [此处留空] --- 内容概要 《数字系统设计基础：从布尔代数到可编程逻辑》是一部全面深入的教科书，旨在为学习电子工程、计算机科学与技术、自动化等专业的学生和专业人士提供坚实的数字逻辑设计理论基础和实践技能。本书的结构遵循从抽象的数学原理到具体的硬件实现流程，力求在理论的严谨性与工程的实用性之间取得完美的平衡。 本书的核心目标是帮助读者不仅掌握“如何”构建数字电路，更理解“为何”要采用特定的设计方法和器件。我们摒弃了对特定软件工具的过度依赖，而是专注于培养读者对底层逻辑原理的深刻洞察力，使他们能够适应未来技术标准的不断演进。 第一部分：数字系统的数学基石（第 1 章 - 第 3 章） 本部分奠定了整个数字设计领域所需的数学和概念框架。 第 1 章：数制系统与编码 本章首先介绍了计算机科学中最基础的数字表示方法。详细阐述了二进制、八进制、十进制和十六进制之间的相互转换，并探讨了补码、无符号数、带符号数表示法在计算机内部运算中的重要性。重点分析了各种标准编码方案，如 BCD 码、格雷码（Gray Code）以及七段显示译码所需的编码结构，为后续的逻辑门操作做好准备。 第 2 章：布尔代数与逻辑门 这是数字设计理论的理论核心。本章深入探讨了乔治·布尔创立的代数体系在描述开关电路中的应用。详细介绍了 AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR 等基本逻辑门的物理实现原理（基于 CMOS/TTL 技术的概述）和真值表。随后，系统讲解了布尔代数的公理、定理（如德摩根定律、分配律），并通过实例展示如何运用这些定律对复杂逻辑表达式进行化简。本章的训练重点在于代数化简的系统化方法，而非依赖图表。 第 3 章：标准形式与卡诺图化简 本章将布尔代数理论与实际电路优化紧密结合。全面介绍并对比了最小项（minterms）和最大项（maxterms），系统推导出和的积（SOP）和积的和（POS）两种标准形式。随后，重点讲解了卡诺图（Karnaugh Map, K-Map）的绘制、分组和化简技巧，覆盖两变量至五变量情况的详细步骤。对于更复杂的六变量问题，引入了Q-M (Quine-McCluskey) 方法的原理介绍，强调了隐含项（Essential Prime Implicants）的选择过程，确保找到所有可能的最小逻辑方程。 第二部分：组合逻辑电路设计与分析（第 4 章 - 第 6 章） 本部分着眼于不含存储元件的电路设计，即组合逻辑。 第 4 章：实现组合逻辑的通用电路 本章超越了基本门电路，聚焦于构建复杂功能的标准模块。详细介绍了利用多路复用器（Multiplexer, MUX）的选址功能实现任意组合函数、译码器（Decoder）的应用、编码器（Encoder）的结构，以及加法器（Adder）的设计，包括半加器、全加器、串行加法器和并行查找表加法器（Ripple Carry Adder）。同时，深入分析了竞争冒险（Hazard）现象的产生原因及其在卡诺图上识别和消除的方法。 第 5 章：可编程逻辑器件基础（仅限基础概念） 本章简要介绍了可编程逻辑阵列（PLA）和可编程阵列逻辑（PAL）的基本结构和工作原理，重点阐述它们如何通过熔断保险丝或反保险丝来实现用户自定义的逻辑功能，为后续学习 FPGA/CPLD 打下概念基础，但不会深入涉及 VHDL/Verilog 编程。 第 6 章：算术逻辑单元（ALU）的设计 本章是组合逻辑应用的集大成者。重点设计了能执行加、减、逻辑运算（AND, OR, XOR）的核心算术逻辑单元。详细讨论了如何利用 2 的补码规则设计减法器，以及如何构建溢出检测逻辑，确保多位运算的正确性。本章为理解中央处理器（CPU）的数据通路设计打下了至关重要的基础。 第三部分：时序逻辑电路与状态机（第 7 章 - 第 9 章） 本部分转向涉及时间延迟和存储的电路，这是构建动态系统（如计数器和寄存器）的关键。 第 7 章：基本存储单元与锁存器 本章介绍数字系统中的记忆元件。详细分析了SR 锁存器（Latch）的建立时间、保持时间要求以及竞争条件。随后过渡到时钟控制的锁存器（Gated Latch），并解释了其在电平敏感（Level-Sensitive）操作中的应用及局限性。本章强调了电平敏感和边沿敏感（Edge-Triggered）机制的根本区别。 第 8 章：触发器：构建同步系统的核心 本章全面讲解了各类触发器（Flip-Flop）的结构和特性：D 触发器、JK 触发器（及其在转换表中的应用）以及T 触发器。深入分析了主从结构（Master-Slave）的原理，并详细讨论了时序电路设计中的关键参数：时钟到输出延迟 ($t_{clk-q}$)，建立时间 ($t_s$) 和保持时间 ($t_h$)。 第 9 章：同步时序电路的设计与分析 本章是时序设计的核心方法论。首先，介绍了状态图（State Diagram）和状态表（State Table）的绘制方法，用于描述系统的动态行为。随后，详细讲解了状态简化（State Minimization）的步骤，包括等效状态的识别和合并。最后，展示了如何将简化后的状态表转化为触发器输入方程（如使用 D 触发器的特性方程），最终实现同步计数器（Synchronous Counters）和序列发生器（Sequence Generators）的设计。 第四部分：系统级组件与硬件描述语言介绍（第 10 章 - 第 11 章） 本部分将理论知识提升到系统层面，并提供了现代数字设计方法的桥梁。 第 10 章：寄存器、存储器与数据传输 本章探讨了更大规模的数据存储和传输组件。设计并分析了并行加载与移位寄存器（包括串入并出 SIPO、并入串出 SISO 等模式）。深入研究了静态随机存取存储器（SRAM）的基本单元结构（1T1C 存储单元的原理），解释了存储器的地址译码和数据读写控制机制。本章还探讨了总线结构中多路数据选择和仲裁的基本概念。 第 11 章：有限状态机（FSM）的先进应用与异步电路考量 本章对第 9 章的内容进行拓展，区分了米利（Mealy）型和穆尔（Moore）型有限状态机的设计差异及其在系统控制中的适用性。重点分析了两种 FSM 在输出响应速度和电路复杂性上的权衡。此外，本章对异步电路（无需全局时钟）的潜在问题进行了概述，强调了同步设计的必要性，并简要介绍了竞争与时序冒险在异步设计中带来的挑战。 --- 本书特色 1. 理论与实践并重，强调底层原理： 本书坚决避免将设计过程简化为工具操作。每一个逻辑门、每一个化简步骤，都有其严格的数学或物理依据，确保读者在面对未来新的逻辑工艺时仍能理解核心原理。 2. 详尽的分析方法： 对卡诺图、Q-M 法的步骤分解细致入微；对时序电路中的 $t_s, t_h$ 参数分析深入，便于读者理解时序违例的后果。 3. 结构化、渐进式学习路径： 内容组织严格遵循“数学基础 $ ightarrow$ 组合逻辑 $ ightarrow$ 时序逻辑 $ ightarrow$ 系统组件”，层层递进，知识点衔接自然流畅。 4. 丰富的工程实例： 书中包含大量精心设计的实例和习题，涵盖了从基础加法器到复杂序列检测器的全过程，旨在锻炼读者的“自顶向下”和“自底向上”的思维能力。 --- 适用对象： 高等院校电子工程、通信工程、计算机工程、自动化专业本科生。 从事嵌入式系统、数字电路维护与开发的初级工程师。 希望系统性复习或自学数字逻辑设计理论的专业人士。

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这本书的封面设计给我留下了极其深刻的印象，那种沉稳的蓝色调，配上清晰的白色和少许的金色字体，透露出一种理工科书籍特有的严谨感和专业性。我记得当时在书店里一眼就被它吸引了，因为它不像某些教材那样充斥着花哨的图表和分散注意力的色彩，而是选择了极简主义的风格，这让我感觉作者对内容本身有着十足的信心。初翻开扉页，纸张的质感也相当不错，厚实且光滑，即使用荧光笔标记也不会轻易洇墨。更让我惊喜的是，随书附带的那个光盘——虽然现在看来光盘本身已经有些过时了，但它所代表的“配套资源”的理念在当时是非常前沿的。我当时对数字电路设计完全是个门外汉，但这本书的排版逻辑非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，仿佛有一位经验丰富的老教授在旁边耐心地引导着你一步步揭开数字世界的奥秘。这本书给我的第一感觉就是：这是一部经过深思熟虑、精心打磨的作品，它不仅仅是一本教科书，更像是一份通往专业领域的“通行证”。

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这本书的叙述风格实在是太有“个人色彩”了，简直就像是作者在和你进行一场深入而友好的技术对话，而不是冷冰冰的知识灌输。它没有那种教科书常见的、故作高深的术语堆砌，而是非常擅长使用日常生活中能接触到的类比来解释那些抽象的逻辑门原理和布尔代数简化过程。举个例子，它解释组合逻辑电路时，会用非常生动的比喻来描述“输入”和“输出”之间的因果关系，让你一下子就抓住了核心概念。我尤其欣赏作者在引入新概念时所展现出的耐心和细致，他总会先从最基础的二进制开始，不放过任何一个可能让初学者感到困惑的细节。阅读过程中，我感觉自己就像是跟着一位非常有耐心的导师在操作实验台，每一个步骤都被讲解得清清楚楚，让你在不知不觉中建立了对整个逻辑设计体系的宏观认知。这种润物细无声的教学法，极大地降低了我学习这门硬核学科的心理门槛。

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深入阅读后，我发现这本书的结构设计堪称教科书级别的典范，特别是在复杂概念的递进组织上，处理得极为老道。它并没有急于抛出复杂的时序逻辑，而是稳扎稳打地先将组合逻辑的基础打得异常牢固。每一个章节的末尾，都有精心设计的“复习与思考题”，这些题目往往不只是简单的公式套用，更多的是要求读者运用所学知识去分析和解决一个小型的实际问题。我记得有几道关于卡诺图化简的题目，它提供的视角非常独特，迫使我们必须从不同的角度去审视表达式的简化潜力，而不是死记硬背规则。更关键的是，这本书在理论与实践的衔接上做得非常到位，理论部分讲完后，紧接着就会引出如何将这些理论转化为实际的硬件描述语言（虽然不是重点，但有提及），这种前瞻性的内容安排，让读者在学习基础的同时，也对未来的高级主题有所期待和准备。这种环环相扣、层层递进的编排，使得知识的积累非常扎实，没有丝毫的虚浮感。

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这本书的行文风格中流露出的那种对逻辑严谨性的极致追求，深深地影响了我后续的学习态度。它几乎不会使用模棱两可的语言，每一个定义、每一个定理，都力求精确无误，这对于我们这些需要建立精确思维的理工科学生来说，是最好的榜样。我记得在讲解时序电路中的同步与异步复位机制时，作者清晰地区分了“主从结构”与“边沿触发”之间的微妙差异，这种对细节的苛求，让我开始意识到在数字逻辑的世界里，毫厘之差可能导致天壤之别。整本书读完后，我最大的收获并非记住了多少个逻辑门公式，而是形成了一种“结构化分解问题”和“系统性验证设计”的思维定势。它不仅是一门课的教材，更像是一把钥匙，为我开启了理解现代计算机底层架构的大门，让我对半导体和集成电路设计领域产生了更浓厚的兴趣和更坚定的信心。

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对于我这种更偏向于动手实践的学习者来说，这本书最宝贵的地方在于它对“设计思维”的培养，而不仅仅是知识点的罗列。它花了相当大的篇幅来讨论“如何从一个需求规格书，一步步推导出最终的电路图”，这中间的思维过程，才是真正的精髓所在。书中对状态机的设计和分析，特别是对毛刺（glitch）问题的讨论和规避策略，展示了作者深厚的工程经验。它没有把这些“疑难杂症”简单地一笔带过，而是详细剖析了它们产生的原因，并提供了多种有效的缓解措施，这对于刚接触实际电路设计的学生来说，简直是醍醐灌顶。我感觉这本书教会我的，是如何像一个真正的数字系统工程师那样去思考——不仅要让电路“能跑”，更要让它“跑得可靠、跑得高效”。这种注重工程实践和严谨分析的方法论，是我在其他同类书籍中很少看到的。

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